新化县车田江水库管理处建军一级电站电气改造技术阐述

刘辉勇（新化县车田江水库管理处 娄底市 417600）

新化县车田江水库管理处建军一级电站电气改造技术阐述

刘辉勇
（新化县车田江水库管理处 娄底市 417600）

车田江水库管理处建军一级电站位于新化县温塘镇，是一个农村小水电电站，目前正在进行电气化改造。文章介绍了该电站的布局和电气化改造的内容，探讨直流电源供电的可靠性，能够确保机组设备的安全运行。

电站 电气化改造 电气设备 自动化 技术

1 电站与电力系统的连接

电站位于新化县温塘镇四维村油溪河畔，距县城64 km，属油溪河流域梯级开发第四级，电站设计水头151 m，设计流量3.12 m3/s，原装机2×1 600 kW，现根据增效扩容要求，改为装机2×2 000 kW，多年平均发电量1 690.41万kW·h，年平均利用小时4 226 h。

根据电站所处地理位置及装机规模，其中建军一级电站担负水系的调峰作用，因建军二、三级电站位于建军一级电站下游2 km处，其可以利用建军一级电站的尾水和油溪河的水发电，根据电站的地理结线，装机和送电距离等特点，依据小水电并网的原则：“技术可靠、运行灵活、经济节省”和地方电网发展规划。通过12.88 km 35 kV线路在新化县吉庆变电站并入地方电网。其中导线采用LGJ—120，具体接入系统详见图1。

2 电气主接线

（1）电气主接线。该电站地处偏僻山区，无近区负荷，站址处地形狭窄，电气设备布置及进出线走廊都受到一定限制，故尽量简化接线。其中建军一级电站主变压器采用二台三相双卷风冷变压器，型号为S11-2500/38.5-6.3，为使主接线布置简单和节约投资，35 kV和6 kV母线都采用单母线接线，另外由于输电线路有的架设在高山之上，故在电站增设溶冰变1台。电站电气主接线图都采用单母线接线方式，以便于分期建设和扩展。电气主接线图详见图1。

（2）配电方式。发电机出线后，经电缆进入发电机开关柜，由发电机开关柜关入6.3 kV母线，通过电缆进入户外升压站主变压器，升压后由穿套管引入主变压35 kV开关柜，进入35 kV汇流母线，再经线路开关柜后，由穿套管引至35 kV户外构架，送入电网和各用户供电。

（3）厂用电。一级电站厂用电源系由两台分别联于6 kV母线和35 kV母线上的两台厂用电变压器来供给，两台厂用电变压器互为备用，每台厂用变均可带全厂负荷。厂用低压母线采用单母线断路器分段的接线方式，采用三相五线制系统，中性点直接接电，厂用电是可靠的。

厂用电负荷较小，主要用电为调速器油泵，直流系统供电和排水泵，最大单机负荷10kW，总装机为28kW。这些设备都是断续运行，检修负荷15kW。生活区负荷最大20kW。所以选变压器容量为50kVA。

（4）近区供电。近区用电负荷主要是农村居民照明用电，电站附近无重要的、用电量多的用户发展。为降低工程造价减少投资，一级电站不设近区供电系统。

图2 等值网络图

3 主要电气设备

根据技术先进，经济合理，运行维护简方便的原则进行电气设备的选择，设备选择采用“自动化、智能化、无油化、少维护”的产品，主要电气设备选择均采用国产已定型设备。

（1）短路电流计算。为正确地选择电器设备，设计配电装置，整定继电保护，并有限制短路电流措施，应进行短路电流计算。

为使计算简单，取并网点容量为无穷大，这样计算虽然短路电流偏大，但对设备选择并无多大影响，根据已确定电站的主接线，作等值网络图如图2。

等值网络图的简化见图3。

计算35 kV母线、6 kV母线的三相短路电流，计算成果表如下：

（2）开关柜选择。高低压配电装置均采用户内成套开关柜，6 kV开关柜采用JYN12-10内铠装移开式金属封闭开关柜。35 kV开关采用KYN10-35（Z）户内铠装移开式金属封闭开关柜，以减少占地面积和方便维护。以上两种开关柜均具有防止误操作断路器。防止带负荷推拉手车，防止带电接地线，防止带地线送电和防止误入带电间的五防功能。

图3 等值网络图的简化图

表1 短路电流计算成果表

（3）电压、电流互感器选择。油浸电压、电流互感器都有不同程度的漏油现象，当互感器油压降到一定程度时，会发生喷油现象，所以本站选用无油的电压、电流互感器，10 kV、35 kV互感器均采用环氧树脂混合浇注干式互感器，均采用双变比，双级次，以满足不同运行方式的需求，其它电气设备选择见表2。

表2 电气设备选择表

（4）防雷与接地。由于本站控制保护综合自动化系统中弱电设备较多，这些设备对防雷接地系统提出了更高的要求，为此电站安装了多基户外避雷针，可以很好地防止直击雷的侵入。但感应雷却是弱电系统最大的破坏者。为防止直击雷对设备和人身安全的危害，电站采用了2基30 m避雷针，2基24 m避雷针。防范感应雷采用短接技术、屏蔽、隔离、绝缘方式来削弱雷电感应电压。采用压抑制技术，设置避雷器、电抗器、电容器、电感线圈、瞬间电压抑制元件，对瞬间出现的浪涌电压起到分流箝位作用，有效降低感性元件产生的高压脉冲，从而保护设备。接地系统分为避雷针接地和设备所需的保护接地及工作接地。接地极埋设要求在土建施工时，充分利用主厂清基打入接地极，以及自然接地体一次埋设，同时，土建各部分钢筋需要电焊接地，职业采用单独的接地，与工作地在地中距要求3 m以上。为了降低接地电阻，接地极可灌入高效接地树指，可以大幅度降低接地电阻。

4 综合自动化

（1）水电站自动化。根据本电站运行方式特点，和电力系统对水电站自动化要求等因素，水电站自动化选用无人值班或少人值守控制方式。这种控制方式能完成如下功能：

控制室能以一个指令完成机组开机、并网或停机，发电，事故时能应能自动停机；运行工况集中监视，实现对全站的重要运行参数自动巡回检测和登记，适应远程化的要求。

（2）测量、控制、保护系统。采用微机保护和微机运动技术，主体设计思想采用完全分层分布式结构、系统功能模块、保护智能化、傻瓜式操作界面。继电保护采用交流采样技术，可方便地实现谐波分析、故障录波、小电流接地选择线等功能，实现了电站二次设备全微机化，简化了电站的设计、安装、调试及维护工作。

保护、控制采用一对一微机保护控制单元与主控机实现通讯。发电机保护配置纵差、低压闭锁、过流、过电压、励磁消失、转子一点接地5套保护，采用控制模块，组成主保护和后保护2个保护控制单元。控制设远方和近方两种控制方式。

电气测量采用模块，完成采集、计算、显示监控和处理发电机三相的电压、电流、有功功率、无功功率，有功电度、无功电度、功率因数。发电机定子线圈、定子铁芯的测温采用智能温度巡检仪。

继电保护为了使机组正常运行，防止短路，接地、断线、过负荷、非同期运行对设备的损坏，保证在事故下能有选择性，快速地、灵敏地切除故障部分，设有纵差、过电压、低电压、闭锁过流、复合过电压，发电机定子测温，转子一点接地保护，主变设有瓦斯及温度保护。

（3）同期系统公用屏。同期操作采用自动准同期主手动准同期二种方式，准同期回路装设防止非同步合闸的闭锁装置。采用SIF—2C型发电机线路复用微机同期控制器，全部同期点都共用这套控制器。

（4）信号。信号系统包括位置状态信号和事故及故障信号位置及状态信号按下列内容装设。

（5）直流系统。本工程设直流系统，电站的控制、保护、信号、自动装置、综合自动化均采用直流系统供电，复式整流装置改为带WPS的微机控制，增加火情测控装置以及自动灭火装置的蓄电池直流系统，采用蓄电池直流系统代替原硅整流直流系统，设置充电屏一块，采用免维护蓄电池组，通过对直流系统的改造，可消除原直流电源在系统事故，机组自动停机的情况下，直流电源同时消失的缺陷。提高直流电源供电的可靠性，确保机组设备的安全运行。

[1]刘启荣.水电站机电设施设备技术改造探讨[J].湖南水利水电，2014，（5）.

[2]李向东.小型水电站技术改造规程 [J].中南水力发电，2015，（1）.

2016-06-20）

刘辉勇（1975-），男，湖南新化人，大学专科，主要从事水电规划管理工作。